JP5830290B2

JP5830290B2 - ガスケット及び管継手

Info

Publication number: JP5830290B2
Application number: JP2011160589A
Authority: JP
Inventors: 直也宮下
Original assignee: Sanko Kogyo Co Ltd
Current assignee: Sanko Kogyo Co Ltd
Priority date: 2011-07-22
Filing date: 2011-07-22
Publication date: 2015-12-09
Anticipated expiration: 2031-07-22
Also published as: JP2013024343A

Description

本発明は、互いに接続される管ピースの間に介在され、これら管ピースの接合面における気密性を高めるガスケット、及び、これを用いた管継手に関する。

従来、半導体及び液晶などの製造には、薄膜成形するための材料としてアンモニア、笑気ガス、三フッ化窒素、及び、フッ素等のフッ素系ガスなどのプロセスガスが用いられている。これらのプロセスガスを、薄膜成形が行われるリアクターへ供給するガス供給装置が知られている。
プロセスガスは、不純物が含まれると反応の大きさが小さくなることから、高純度が求められている。そのため、ガス供給装置では、ガスタンクからリアクターまで、配管を通してプロセスガスを輸送しているが、この配管内に異物が混入しないように注意する必要がある。また、ガスは有害性であるので、配管からのガス漏れを防がなければならない。
特に異物が混入しやすい、及び、ガス漏れが起きやすい配管の個所の１つとして、配管と配管を接続する管継手が挙げられる。

従来の管継手の構造として、第１管ピースと、この第１管ピースに連通して接続される第２管ピースと、第１管ピース及び第２管ピース２の互いに対向する第１接合面及び第２接合面の間に介在されるリング形状のガスケットと、このガスケットを挟んで第１管ピース及び第２管ピースを締結させる袋ナット部材とを備え、ガスケットを、環状のガスケット本体と、このガスケット本体の外周面に沿って取り付けられたスプリングとを備えて構成した従来例がある(特許文献１)。
ガスケットは消耗品であり、管継手に装着したガスケットを新しいものに交換する必要が生じる。
特許文献１の従来例では、ガスケット本体は、高い耐食性を有する純度の高いニッケルで形成され、その外周面にはＣ字形状のスプリングを収納する収納溝が形成されている。このスプリングはガスケット本体の収納溝に収納する際に、その径寸法が大きくなるように変形させることで、ガスケット本体の外径寸法よりも径寸法を容易に大きくすることができるため、ガスケットの交換作業がしやすくなる。

特開２００９−１１５１６０公報

特許文献１で示される従来例は、主に、アメリカ規格のガスケットであり、前述の構成を合成樹脂製のリング状本体を利用する日本規格のガスケットにそのまま利用することができない。
即ち、日本規格のガスケットは、第１管ピースと、この第１管ピースに連通して接続される第２管ピースとの互いに対向する両接合面の間に介装されるものであって、第２管ピースに形成された突出部にリング状本体の内周面が係合される構成であり、リング状本体の外周部は袋ナット部材の内周面に対向するものの、第１管ピースと第２管ピースとのいずれにも対向していないので、Ｃ字形状のスプリングを装着することができない。

そのため、前述の日本の規格のガスケットでは、リング状本体の内周寸法を突出部の外周寸法と一致あるいはやや小さく設定してリング状本体を突出部に圧入させる構成であるため、リング状本体を突出部に装着する際には、リング状本体をその平面が突出部の軸方向と直交するように姿勢を保持し、その状態で、突出部に圧入しなければならず、ガスケットの装着作業が煩雑となる。この煩雑さを回避するために、リング状本体の内周寸法を突出部の外周寸法より大きく設定すると、リング状本体の突出部への挿入作業が容易となるが、リング状本体が突出部から脱落しやすくなり、第１管ピースと第２管ピースとでガスケットを挟持する際に、リング状本体の姿勢に注意しなければならず、作業が煩雑となる。

本発明の目的は、第１管ピースと第２管ピースとのいずれか一方に形成された突出部に内周面が係合されるガスケットにおいて、交換作業を容易に行えるガスケット及び管継手を提供することにある。

本発明のガスケットは、第１管ピースと、この第１管ピースに連通して接続される第２管ピースとの互いに対向する両接合面の間に介装され前記第１管ピースと前記第２管ピースとのいずれか一方に形成された突出部に内周面が係合されるリング状のガスケットであって、前記突出部の外径寸法より大きな内径寸法の内周部とこの内周部に形成された環状の嵌合溝とを有する合成樹脂製のリング状本体と、このリング状本体の環状の嵌合溝に外周部が嵌合されるとともに前記突出部の外周部に内周部が係合可能な平面円弧状の弾性部材と、前記リング状本体の外周部に嵌合する金属製のガイドリングと、を備え、前記突出部の外径寸法は、前記弾性部材の弾性変形前の内周部の内径寸法より大きいことを特徴とする。

この構成の本発明では、交換作業に際して、第１管ピースと第２管ピースとを離して装着されている古いガスケットを外し、新しいガスケットを装着する。この装着作業にあたり、予め、平面円弧状の弾性部材、例えば、Ｃ型スプリングが内周部の嵌合溝に嵌合され外周部にガイドリングが嵌合されたリング状本体を突出部に挿入する。すると、弾性部材は、突出部の外周部に当接すると、その弾性力に抗して径方向に拡開するように弾性変形する。この状態では、突出部に弾性部材を介してガスケットが保持されることになるため、ガスケットの取付姿勢にかかわらず、第１管ピースと第２管ピースとを近接させることで、これらの間にガスケットが介装されることになる。本発明では、第１管ピースと第２管ピースとに挟持されるリング状本体は合成樹脂製であるため、弾性変形して径方向に広がる方向に変形するとしても、リング状本体の外周部に嵌合された金属製のガイドリングによって変形が阻止されることになり、第１管ピースと第２管ピースとのシール性が確保される。

従って、本発明では、リング状本体の内周部は突出部の外周部より大きいため、突出部へのガスケットへの挿入作業は、ガスケットを突出部の軸方向に沿って移動させればよいのでガスケットの取付作業が容易である。そして、リング状本体の内周部の嵌合溝に円弧状の弾性部材が嵌合されているので、この弾性部材は、突出部の外周部に沿って弾性変形することで、突出部に確実に係合される。そのため、弾性部材を第１管ピースと第２管ピースとで挟持する際に、突出部が形成されたガスケットが係合される第１管ピース又は第２管ピースがどのような姿勢であったとしても、弾性部材が誤って外れることがないので、ガスケットの交換作業を容易に行うことができる。

本発明の管継手は、第１管ピースと、この第１管ピースに連通して接続される第２管ピースとの互いに対向する両接合面の間に介装され前記第１管ピースと前記第２管ピースとのいずれか一方に形成された突出部に内周面が係合されるリング状のガスケットと、このガスケットを挟んで前記第１管ピース及び前記第２管ピースを締結させる締結具と、を備えた管継手であって、前記ガスケットは、前記突出部の外径寸法より大きな内径寸法の内周部とこの内周部に形成された環状の嵌合溝とを有する合成樹脂製のリング状本体と、このリング状本体の環状の嵌合溝に外周部が嵌合されるとともに前記突出部の外周部に内周部が係合可能な平面円弧状の弾性部材と、前記リング状本体の外周部に嵌合する金属製のガイドリングと、を備え、前記突出部の外径寸法は、前記弾性部材の弾性変形前の内周部の内径寸法より大きいことを特徴とする。
この構成の本発明では、前述の構成のガスケットを含んで管継手が構成されているため、前述の効果、つまり、ガスケットの交換作業を容易に行うことができる管継手を提供することができる。

本発明の一実施形態にかかる管継手を示す断面図。ガスケットの一部を破断した平面図。ガスケットの軸方向の断面図。図３の一部を拡大した断面図。管継手を組み立てる手順を説明するための断面図。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本実施形態にかかる管継手の全体を示す断面図である。
図１において、本実施形態の管継手は、第１管ピース１と、第１管ピース１に連通して接続される第２管ピース２と、第１管ピース１及び第２管ピース２の互いに対向する第１接合面１Ａ及び第２接合面２Ａの間に介在されるリング形状のガスケット３と、このガスケット３を挟んで第１管ピース１及び第２管ピース２を締結させる締結具としての袋ナット部材４と、この袋ナット部材４及び第２管ピース２の間に介在されたベアリング５とを備えて構成される。

第１管ピース１は、ステンレス製であり、円筒状の管本体１１と、管本体１１の基端に連続して設けられた図示しない容器部とを備え、管本体１１の内部には軸方向に沿って容器部の内部に収納された流体を導入する第１管通路１１１が形成されている。
第１管通路１１１は、その基端側で容器部の内部空間に開口された細径部１１１Ａと、この細径部１１１Ａに連接される太径部１１１Ｂとを備え、この太径部１１１Ｂは所定の深さと内径寸法Ｄ_１１とを有する平面円形の凹部であり、その開口が第２管ピース２に向けられている。
管本体１１の開口先端側の端面はガスケット３と当接する第１接合面１Ａとされる。この第１接合面１Ａは、所定の幅寸法を有する平面環状に形成されており、その中心部分にはＶ状の凹部１Ａ１が環状に形成されている。
管本体１１の外周面には、先端側から形成された雄ねじ１１Ａが形成されている。

第２管ピース２は、ステンレス製であり、円筒状の管本体２１と、管本体２１の基端面から軸方向へ向かって延設されたパイプ部２２と、管本体２１から第１管ピース１の細径部１１１Ａに向けて突出形成される突出部２３とを備え、これら管本体２１、パイプ部２２及び突出部２３の内部には第１管通路１１１の軸芯と同じ軸芯を有する第２管通路２２２が軸方向に沿って形成される。この第２管通路２２２は、第１管通路１１１と連通されており、その内径寸法は第１管通路１１１の細径部１１１Ａの内径寸法と同じである。
この突出部２３は、その外周面でガスケット３を係合するものであり、その平面が所定幅寸法を有する環状に形成されている。突出部２３の外径寸法Ｄ_２３は太径部１１１Ｂの内径寸法Ｄ_１１より小さい。突出部２３の先端外周部分にはテーパ面２３Ａが環状に形成されている。
管本体２１の突出部２３の周囲は突出部２３の端面に対して段差をもって形成されガスケット３と当接する第２接合面２Ａとされている。
この第２接合面２Ａの中心部分にはＶ状の凹部２Ａ１が環状に形成されている。

ガスケット３の具体的な構造が図２から図４に示されている。図２はガスケット３の一部を破断した平面図であり、図３は軸方向の断面図であり、図４は図３の一部を拡大した断面図である。
図２及び図３に示される通り、ガスケット３は、内周部３１Ａに形成された環状の嵌合溝３１Ｂを有するリング状本体３１と、このリング状本体３１の環状の嵌合溝３１Ｂに外周部が嵌合される弾性部材としてのＣ型スプリング３２と、リング状本体３１の外周部に嵌合される断面矩形状のガイドリング３３とを備えて構成されている。
リング状本体３１の内周部３１Ａの内径寸法Ｄ_３１は突出部２３の外径寸法Ｄ_２３より大きい。つまり、Ｄ_３１＞Ｄ_２３＞Ｄ_３２となる。
リング状本体３１は、ダイフロン、その他の合成樹脂から形成されている。ここで、ダイフロンとは、フッ素樹脂(テフロン(登録商標)など)の種類の一つであって、例えば、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロ・トリフルオロ・エチレン）から構成され、−５０℃〜＋１８０℃の耐熱性や耐薬品性、耐候性、耐水性、防湿性、機械的特性、電気的特性に優れた材質である。

図４に示される通り、リング状本体３１は、軸方向に沿った断面が矩形状であり、ガイドリング３３が嵌合される外周面とＣ型スプリング３２が嵌合される内周面とにそれぞれ直交する２つの端面のうち一つが第１接合面１Ａと当接される第一接合面３１１とされ、残り一つが第２接合面２Ａと当接される第二接合面３１２とされる。
リング状本体３１の幅方向（軸方向）の寸法は、図で示される通り、突出部２３の高さ方向の寸法と同じとしてもよく、あるは、相違するものでもよい。
リング状本体３１の外周面にはガイドリング３３が取り付けられる取付溝３１Ｃが形成される。この取付溝３１Ｃは、当該外周面の厚さ方向のうち中央部に形成されるもので、その幅寸法はガイドリング３３の幅寸法と同じである。

リング状本体３１に形成される嵌合溝３１Ｂは、その幅寸法（軸方向の寸法）がＣ型スプリング３２の断面直径と同じかやや大きく、その深さ寸法（径方向の寸法）が最大限に弾性変形して広がったＣ型スプリング３２の直径寸法と同じである。
Ｃ型スプリング３２は、ステンレス製であり、その内周部が突出部２３の外周部に係合可能とされる。Ｃ型スプリング３２の内周部の内径寸法Ｄ_３２は、弾性変形する前では、リング状本体３１の内周部３１Ａの内径寸法Ｄ_３１より小さく、突出部２３の外周面に係合された状態では、突出部２３の外径寸法Ｄ_２３と同じになる。なお、Ｃ型スプリング３２が最大に弾性変形した状態では、内径寸法Ｄ_３２はリング状本体３１の内周部３１Ａと略同じになる。つまり、Ｃ型スプリング３２の弾性変形に余裕を見るために、内径寸法Ｄ_３２はリング状本体３１の内周部３１Ａの内径寸法より若干小さく設定される。
ガイドリング３３は、ＳＵＳ３０４等のステンレス製である。ステンレスに代えて、高い耐食性を有する純度の高いニッケルで形成してもよい。

図１において、袋ナット部材４は、軸方向に直交する断面形状が六角形に形成されたステンレス製の六角筒部材であり、外周に形成された六角部４１と、先端側の内壁面に、先端側から形成された雌ねじ４２とを備える。
袋ナット部材４の筒内には、ベアリング５を介して、第２管ピース２が収納され、この第２管ピース２に対して袋ナット部材４が回転自在とされる。さらに、雌ねじ４２が、第１管ピース１に形成された雄ねじ１１Ａに螺合することにより、第１管ピース１と第２管ピース２とが締結される。
袋ナット部材４の内壁には、内周方向に沿って環状の規制部材６が係止される。規制部材６は、管本体２１の外周面と袋ナット部材４の内壁の間に介在され、ベアリング５が袋ナット部材４の筒内から抜けないように規制する。

前述の構成の管継手の交換方法を図５に基づいて説明する。図５は管継手を組み立てる手順を説明するための断面図である。
まず、交換するためのガスケット３を組み立てる。そのため、合成樹脂からなるリング状部材を用意し、このリング状部材の内周部３１Ａに嵌合溝３１Ｂを研削等の適宜な機械的な手段で形成し、同様に、外周部に取付溝３１Ｃを形成してリング状本体３１を製作する。そして、Ｃ型スプリング３２を窄め、その半径が小さくなるように変形させながらリング状本体３１の嵌合溝３１Ｂに嵌め込み、さらに、取付溝３１Ｃにガイドリング３３を取り付ける。
その後、袋ナット部材４を緩め、第１管ピース１と第２管ピース２との連結を解除し、袋ナット部材４から第２管ピース２を取り外し、第２管ピース２の突出部２３からガスケット３を取り外す。

古いガスケット３の取り外し作業が終了したら、まず、第２管ピース２の突出部２３に新しいガスケット３を装着する。ガスケット３を突出部２３に向けて押し付けると、リング状本体３１の嵌合溝３１Ｂに嵌合されたＣ型スプリング３２は、突出部２３の先端部分に形成されたテーパ面２３Ａにより押し広げられた後、突出部２３の外周面に案内される。この状態では、Ｃ型スプリング３２は嵌合溝３１Ｂに嵌合されるとともに、その弾性力によってリング状本体３１を保持するため、第２管ピース２の姿勢にかかわらず、ガスケット３が第２管ピース２から脱落することがない。

図５に示される通り、第２管ピース２の突出部２３にガスケット３が保持されており（想像線参照）、この状態で、第２管ピース２に袋ナット部材４を被せる。袋ナット部材４と第２管ピース２の管本体２１との間にベアリング５を介装しておく。そして、第１管ピース１の雄ねじ１１Ａを袋ナット部材４の雌ねじ４２と螺合させていく。
このとき、袋ナット部材４の六角部４１をレンチ等で挟み、そのレンチ等を回して、袋ナット部材４を所定の締め付けトルクで締結する。第２管ピース２及び袋ナット部材４との間には、ベアリング５が介在されているため、袋ナット部材４のみが回転し、第２管ピース２が回転しない。従って、締め付けの際に第１管ピース１及び第２管ピース２とガスケット３との当接部分が磨耗したりせず、保護される。

袋ナット部材４を締め付けるにつれて、第１管ピース１の第１接合面１Ａとガスケット３の第一接合面３１１とが互いに所定の圧力で押圧され、同様に、第２管ピース２の第２接合面２Ａとガスケット３の第二接合面３１２とが互いに所定の圧力で押圧される。このようにして、第１管ピース１及び第２管ピース２の締結が完了する。
なお、袋ナット部材４を締め付ける力が大きすぎると、リング状本体３１は、径方向の拡開しようとするが、リング状本体３１の外周部にはガイドリング３３が取り付けられているため、リング状本体３１の変形が阻止される。

このような構成の本実施形態では、次のような効果を奏することができる。
（１）第１管ピース１と、この第１管ピース１に連通して接続される第２管ピース２との互いに対向する両接合面１Ａ，２Ａの間に介装され第２管ピース２に形成された突出部２３に内周面が係合されるリング状のガスケット３を、突出部２３の外周寸法より大きな内周寸法の内周部３１Ａとこの内周部３１Ａに形成された環状の嵌合溝３１Ｂとを有する合成樹脂製のリング状本体３１と、このリング状本体３１の嵌合溝３１Ｂに外周部が嵌合されるとともに突出部２３に内周部が係合可能なＣ型スプリング３２と、リング状本体３１の外周部に嵌合する金属製のガイドリング３３と、を備えて構成した。そのため、リング状本体３１の内周部は第２管ピース２の突出部２３の外周部より大きいため、突出部２３へのガスケット３への挿入作業はガスケット３を突出部２３の軸方向に沿って移動させればよく、しかも、リング状本体３１の内周部３１Ａの嵌合溝３１ＢにＣ型スプリング３２が嵌合されているので、突出部２３に確実に係合されるため、ガスケット３の交換作業において、突出部２３が形成された第２管ピース２がどのような姿勢であったとしても、Ｃ型スプリング３２が誤って外れることがないので、ガスケット３の交換作業を容易に行うことができる。その上、金属製のガイドリング３３がリング状本体３１の外周部に嵌合しているので、ガスケット３が大きな力で締め付けられても、リング状本体３１が径方向に変位することを防止できるから、ガスケット３のシール性を確保することができる。さらに、リング状本体３１を合成樹脂製としたので、従来利用されているニッケル等の硬質な金属材料に比べて、加工が容易となる。特に、嵌合溝３１Ｂは、リング状本体３１の内周部３１Ａに形成するため、硬質材料では、その加工が困難であるが、合成樹脂であれば、内周への溝加工が容易となる。

（２）リング状本体３１の嵌合溝３１Ｂに外周部が嵌合されるとともに突出部２３に内周部が係合可能な弾性部材として１つのＣ型スプリング３２を用いたから、嵌合溝３１Ｂへの弾性部材の装着作業が容易に行える。

（３）突出部２３の先端外周部にテーパ面２３Ａが形成されているので、Ｃ型スプリング３２を円滑に突出部２３の外周面に案内できる。そのため、ガスケット３の第２管ピース２への装着作業が容易となる。

（４）第１管ピース１に形成された太径部１１１Ｂの内径寸法Ｄ_１１を第２管ピース２の突出部２３の外径寸法Ｄ_２３よりも大きくしたので、ガスケット３の幅寸法（軸方向の寸法）が規定寸法より短くなり、突出部２３の先端がガスケット３から突出することがあっても、突出部２３の先端が太径部１１１Ｂの内部空間に嵌挿されることになるので、突出部２３が第１管ピース１の管本体１１に干渉することがない。

（５）第１管ピース１と、この第１管ピース１に連通して接続される第２管ピース２と、前述の構成のガスケット３と、このガスケット３を挟んで第１管ピース１及び第２管ピース２を締結させる袋ナット部材４とを備えて管継手を構成したから、ガスケット３の交換作業を容易に行うことができる管継手を提供することができる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、第２管ピース２に突出部２３が形成され、この突出部２３にガスケット３が係合される構成としたが、本発明では、第１管ピース１に突出部を形成し、この突出部にガスケットを係合させる構成としてもよい。
また、前記実施形態では、リング状本体３１の外周面にガイドリング３３が取り付けられる取付溝３１Ｃを形成したが、本発明では、ガイドリング３３をリング状本体３１の外周面に圧入するので、取付溝３１Ｃを必ずしも設けることを要しない。但し、取付溝３１Ｃを形成することで、装着後のガイドリング３３が誤ってリング状本体３１から脱落することを防止できる。

さらに、弾性部材として１つのＣ型スプリング３２を用いたが、本発明では、Ｃ型スプリング３２より周方向の短い円弧状部材を複数個用意し、これらの円弧状部材を嵌合溝３１Ｂに嵌合させる構成であってもよい。
また、突出部２３にテーパ面２３Ａを必ずしも設けることを要しない。

また、嵌合溝３１Ｂの形状は断面矩形状に限定されるものではなく、Ｖ字状やＵ字状であってもよい。
さらに、リング状本体３１の断面形状も矩形状に限定されるものではなく、円形や楕円形であってもよい。

本発明は、２つの管ピースを締結する管継手に利用できる他、ある２つの部材を、隙間無く接続するための接続具にも利用することができる。

１…第１管ピース、１Ａ…第１接合面、２…第２管ピース、２Ａ…第２接合面、３…ガスケット、４…袋ナット部材（締結具）、３１…リング状本体、３１Ａ…内周部、３１Ｂ…嵌合溝、３２…Ｃ型スプリング（平面円弧状の弾性部材）、３３…ガイドリング、３１１…第一接合面、３１２…第二接合面

Claims

第１管ピースと、この第１管ピースに連通して接続される第２管ピースとの互いに対向する両接合面の間に介装され前記第１管ピースと前記第２管ピースとのいずれか一方に形成された突出部に内周面が係合されるリング状のガスケットであって、
前記突出部の外径寸法より大きな内径寸法の内周部とこの内周部に形成された環状の嵌合溝とを有する合成樹脂製のリング状本体と、このリング状本体の環状の嵌合溝に外周部が嵌合されるとともに前記突出部の外周部に内周部が係合可能な平面円弧状の弾性部材と、前記リング状本体の外周部に嵌合する金属製のガイドリングと、を備え、
前記突出部の外径寸法は、前記弾性部材の弾性変形前の内周部の内径寸法より大きい
ことを特徴とするガスケット。
第１管ピースと、この第１管ピースに連通して接続される第２管ピースとの互いに対向する両接合面の間に介装され前記第１管ピースと前記第２管ピースとのいずれか一方に形成された突出部に内周面が係合されるリング状のガスケットと、このガスケットを挟んで前記第１管ピース及び前記第２管ピースを締結させる締結具と、を備えた管継手であって、
前記ガスケットは、前記突出部の外径寸法より大きな内径寸法の内周部とこの内周部に形成された環状の嵌合溝とを有する合成樹脂製のリング状本体と、このリング状本体の環状の嵌合溝に外周部が嵌合されるとともに前記突出部の外周部に内周部が係合可能な平面円弧状の弾性部材と、前記リング状本体の外周部に嵌合する金属製のガイドリングと、を備え、前記突出部の外径寸法は、前記弾性部材の弾性変形前の内周部の内径寸法より大きい
ことを特徴とする管継手。